Дозатор жидкости

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК я)5 6 01 Р 13/О КНТ СССР И А ые демонстиздат, 1948, для импульть изобретенного дозатовижения жидения мерной движение жидием лишь силы столба жидкойствие дозатооты дозатора в Все из отают та д ходитсяие ее обу ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯ САНИЕ ИЗОБРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(71) Дне продзержинский индустриальныйинститут им. М.И,Арсеничева(56) Авторское свидетельство СССРМ 1165895, кл. 0 01 Р 13/00, 1983,Грабовский М.А. Лекционнрации по физике. - М.: Гостехс,46.(57) Использование; в системахсной подачи жидкости. Сущнос Изобретение относится к дозированию жидкости и может быть использовано в сахарной, химической, пищевой, фармацевтической и других отраслях промышленности. Дозатор жидкости может быть также использован в качестве генератора колебаний давления и расхода жидкости, например, в системах для испытаний деталей на износ. Преимущественная область использования дозатора жидкости - в системах для импул ь-. сивной подачи воды в оросители системы пылеподавания от Открытых и закрытых источников, а также в устройствах тушения кокса на заводах коксохимического произ-. водства,естные сифонные дозаторы рачто дозируемая ими жидкость гравитационном поле и движеовливается только этим полем,е.,Ж и 1 735720 А 1 ния: жидкость по подводящему трубопроводу 2 с регулируемым клапаном 3 поступает в мерную емкость 1, выполненную в виде вертикально установленного цилиндра с осевым отверстием в верхнем торце и связанную с приводом вращения. Жидкость, заполняя мерную емкость 1, одновременно поступает в герметично пропущенное через ее торец входное колено 4 сифона, размещенного горизонтально с одной стороны от оси вращения, При достижении жидкостью перегиба сифона под действием центробежной силы она будет вытекать в спиральный диффузор 8, в который герметично пропущено выходное колено 5 сифона, 1 з.п. флы, 2 ил. Известен дозатор газа, в повышения надежности в ра для отвода жидкости в гидро рой рабочей камере выполнен на, короткий конец которо ниже конца трубы во второй ре, а длинный конец - в гидроНаиболее близким к пред ляется сифонный дозатор, кот из мерной емкости, подводящ трубопровода, регулировочно и сифона,Недостатками этого сифо ра являются малая скорость д кости в момент опорожн емкости по причине того, что кости происходит поддейств тяжести неуравновешенного сти,что ограничивает быстроде ра;узкий рабочий диапазон раб котором для оте патрубок атвор во втов виде сифого размещен ф рабочей каме- (СЛзатворе. , 4 лагаемому яв-Я орый состоит ( ) его жидкость го устройства5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 связи с тем, что расход жидкости, вытекающей через сифон, ограничен потому, что истечение из сифона происходит только под действием силы тяжести.Целью изобретения является повышение производительности и расширение диапазона дозирования.Эта цель достигается тем, что в дозатор жидкости введены спиральный диффузор и привод вращения, с которым связана мерная емкость, выполненная в виде вертикально установленного цилиндра с осевым отверстием в верхнем торце, причем сифон размещен горизонтально с одной стороны от оси вращения цилиндра, входное его колено герметично пропущено через торец последнего, а выходное - в спиральный диффузор, установленный неподвижно и соосно с цилиндром, к оси вращения которого обращен перегиб сифона. Выходной конец подводящего трубопровода с зазором пропущен через осевое отверстие верхнего торца цилиндра,На фиг.1 показана схема предлагаемого дозатора жидкости; на фиг,2 - схема его использования в качества генератора механических колебаний.Дозатор жидкости состоит из мерной емкости 1, подводящего жидкость трубопровода 2, регулировочного устройства 3, восходящего 4 и нисходящего 5 участков сифона, корпуса 7 подшипникового узла, отвода 8, вала 9 привода, радиального подшипника 10, узла уплотнения 11, верхнего 12 и нижнего 13 уплотнительных колец, выходного патрубка 14, распорных втулок 15 и 16, уплотнительного узла 71 сифона, гайки 18, балансировочной полости 6, заполненной материалом расчетной плотности, соединительных винтов 19 и 20, распорной втулки 21 и шпанки 22,В мерной емкости 1 сосредоточивается перед выдачей доза жидкости. Трубопровод 2 служит для подведения жидкости в мерную емкость 1. Регулировочное устройство 3 предназначено для регулирования расхода жидкости, подаваемой в мерную емкость 1. По восходящему 4 и нисходящему 5 участкам сифона осуществляется истечение жидкости из мерной емкости 1 в отвод 8 и далее к потребителю,Благодаря балансировочной полости 6 достигается уравновешивание вращающихся масс деталей предлагаемого дозатора жидкости,К отводу 8 присоединяется напорный трубопровод, по которому жидкость поступает к потребителю, Вал 9 передает крутящий момент от привода (например, от электродвигателя) к мерной емкости 1. Радиальный подшипник 10 служит опорой от вала 9, Узел уплотнения 11 служит для предупреждения попадания жидкости в подшипник 10 и утечки ее из отвода 8 спирального диффузора,Верхнее 12 и нижнее 13 уплотнительные кольца уменьшают утечки жидкости из отвода 8 спирального диффузора через зазоры между вращающимися неподвижными деталями дозатора. Как и в центробежных насосах, кольца 12 и 13 увеличивают объемный КПД предлагаемого дозатора. Выходной патрубок 14 служит для присоединения к нему трубопровода, Распорные втулки 15, 16 и 21 задерживают вращающиеся детали предлагаемого дозатора от возможного осевого перемещения. Уплотнительный узел 17 предупреждает утечку жидкости из спирального отвода 8 наружу, Гайка 18 удерживает в плотно прижатом состоянии одна к другой участки 4 и 5. Крепежные винты 19 и 20 обеспечивают разъемное соединение предлагаемого дозатора, Шпонка 22 предупреждает проворачивание восходящего 4 и нисходящего 5 участков сифона на валу 9 Мерная емкость 1 вращается вокруг вертикальной оси вместе с деталями 4, 5, 6, 9, 18 и 22 от привода, Мерная емкость закреплена консольно на валу 9 с помощью гайки 18, Ось ее совпадает с осью вала 9. Ось вращения мерной емкости 1 расположена вертикально. Это обеспечивает одинаковые условия включения и выключения сифона. Если ось вращения мерной емкости 1 будет горизонтальной или наклонной, то за счет действия силы тяжести толщина слоя внизу мерной емкости 1 будет больше толщины слоя сверху ее, Это явление особенно сильно будет проявляться при малых числах оборотов мерной емкости. Трубопровод 2 "проходит" отверстие в передней стенке мерной жидкости 1, Регулировочное устройство 3 (например, кран) располагается в непосредственной близости к мерной емкости 1 так, чтобы было удобно регулировать расход жидкости, однако так, чтобы при регулировании расхода жидкости, подаваемой в мерную емкость 1, обслуживающий персонал не мог травмироваться вращающейся мерной емкостью 1.Восходящий участок 4 сифона располагается внутри мерной емкости 1 радиально, Нисходящий участок 5 сифона плотно соединяется с восходящим участком 4, образуя вращающийся вместе с мерной емкостью 1 сифон. Ступицы нисходящего 5 и восходящего 4 участков сифона насажены на шпонке 22 вала 9 и от осевого перемещения удерживаются выступом на валу 9 и гайкой 18, Балансировочные полости 6, заполняемые материалом расчетной плотности, располагаются с противоположной стороны восходящего и нисходящего участков каналов сифона.Корпус 7 спирального диффузора является статической основой предлагаемого дозатора: на нем крепятся детали 8, 10, 14, 19 и 20Корпус 7 прикрепляется к основанию производственного помещения (на фиг.1 и 2 не показано). Отвод 8 прикрепляется к корпусу 7 спирального диффузора и отлит заодно с ним. Вал 9 привода располагается внутри корпуса 7 коаксиально. Ось его является осью вращения мерной емкости 1 и сифона (участки 4, 5), Подшипник 10 насажен на вал 9 и находится так же, как и узел уплотнения 11, внутри корпуса 7. Верхнее 12 и нижнее 13 уплотнительные кольца смонтированы неподвижными в корпусе 7 спирального диффузора, Коопус 7 прикреплен винтами 19 и 20 к отводу 8 спирального диффузора. Распорная втулка 15 запрессована внутри корпуса 7 спирального диффузора на валу 9, Гайка 18 навинчена на конецвала 9, имеющий соответствующую резьбу. Шпонка 22 находится в шпоночной канавке вала 9.Дозатор работает следующим образом.При открытии регулировочного устройства 3 жидкость поступает по трубопроводу 2 во вращающуюся мерную емкость 1 и наполняет ее, При этом будет заполняться жидкостью восходящий участок 4 сифона. После того, как уровень свободной поверхности жидкости в мерной емкости 1 превысит "горб" сифона, жидкость будет наполнять и его нисходящий участок 5. При заполнении всей длины участка 5 сифона под действием центробежной силы жидкость будет вытекать через сифон 1 в отвод 8 и далее к потребителю. Так как расход жидкости, поступающей в мерную емкость 1, меньше расхода жидкости, вытекающей через сифон в спиральный диффузор (это условие является обязательным при работе любого сифона периодического действия), то уровень свободной поверхности жидкости в мерной емкости 1 относительно ее вертикальных стенок понижается, т.е. цилиндрическая свободная поверхность жидкости приближается к вертикальным стенкам вращающейся мерной емкости 1.Когда впускное отверстие восходящего участка сифона обнажится, в него из атмосферы поступит воздух и течение жидкости через сифон прекратится. Затем описанный цикл повторится. Основной отличительной чертой предлагаемого дозатора жидкости является наличие центробежной силы, дей(4) ствующей на неуравновешенную часть жидкости в нисходящем участке сифона, которая может существенно превышать силутяжести указанной части жидкости в извест 5 ном устройстве,В самом деле, центробежная сила Е,действующая на неуравновешенную частьжидкости в нисходящем участке сифонаравна102Р= (1)где а - масса неуравновешенной части жидкости в нисходящем участке сифона;ч - окружная скорость движения центра"5 тяжести неуравновешенной части жидкостив нисходящем участке сифона;г - радиус центра тяжести неуравновешенной части жидкости в нисходящем участке сифона,Вес 6 неуравновешенной части жидкости в нисходящем участке сифона можновыразить так:О=ад, (2)где д - ускорение силы тяжести.Отношение рассмотренных силР ч(3)6 дгВначале находят массу гп неуравновешенной части жидкости в нисходящем участке сифона при движении потока жидкостичерез сифонг4 (н )35 где ос - диаметр сифона;н и 1 - длины нисходящего и восходящего участков сифона;у - объемный вес жидкости;д - ускорение силы тяжести,Затем определяют радиус г центра тяжести неуравновешенной части жидкости внисходящем участке сифонан - Вг =в+2(б)2Угловая скорость вращения мерной емкости 1 сифоналЬй) -гц р (7)где и - частота вращения мерной емкости исифонов, об/минОкружная скорость движения центратяжести неуравновешенной части жидкости55 в нисходящем участке сифона может бытьвыражена так:ч= Ыг (8)С учетом выражений (1,(8) центробежнуюсилу Г,действующую на неуравновешенную частьжидкости в нисходящем участке сифона выражают так;(9) аметре сифона предлагаемого пример, 25 мм, длине. нисходя- а 300 мм, длине восходящего мм,объемный вес у жидкости 1 е оборотов мерной емкости 1 и об/мин конкретные параметры она находят следующим обраПри ди дозатора, на щего участк участка 200 г/смз, числ сифона 1000 работы сиф зом,Длина неуравновешенной части жидкости в нисходящем участке сифона1 н - 1 в = 300 мм - 200 мм = 100 мм = 10 см.Объем неуравновешенной части жидкости в нисходящем участке сифонаИ =4 - (1 н - 1 в) = 0,785 2,510 = 48 см,л с 1 с г зВес неуравновешенной части жидкости в нисходящемучастке сифона6=уЯ=1 /см 48 см =48 г=0,048 кг, Радиус центра тяжести части жидкости в нисходящем участке сифонан + 16 300 + 2002 2= 250 мм =25 см =0,25 м.Угловая скорость вращения центра тяжести неуравновешенной части жидкости в нисходящем участке сифона---Рл Й 3,14 1000Окружная (линейная) скорость движения центра тяжести неуравновешенной части жидкости в нисходящем участке сифонач = и г = 105 0,25 = 26 м/с.Центробежная сила Р, действующая на неуравновешенную часть жидкости в нисходящем участкеглч 6 чРг д г0 048 26- 13,4 кг .Отношение центробежной силы Г, действующей на неуравновешенный участок жидкости в нисходящем участке сифона в предлагаемом дозаторе, к силе тяжести 6, действующей на неуравновешенный участок жидкости в нисходящем участке сифона в известном дозаторе, при прочих равных условиях, будет равноЕ 13,4 =2806 0048Таким образом, сила, обеспечивающая истечение жидкости из мерной емкости 1 через сифон в предлагаемом дозаторе, в 280 раз больше силы, обеспечивающей движение жидкости через сифон из мерной емкости в известном дозаторе (при прочих равных условиях).Приведенные расчеты показывают, чтосила, под действием которой вытекает жидкость из мерной емкости 1 по сифону предлагаемого дозатора, существенно большесилы, под действием которой вытекает жидкости по сифону известного дозатора. А это значит, что скорость истечения по сифону 10 предлагаемого дозаторе будет тоже существенно больше, Следовательно, может быть больший расход жидкости, поступающей в мерную емкость 1.Другими существенными отличитель ными признаками предлагаемого дозаторажидкости являются наличие спиральногодиффузора и размещение в нем выходного колена сифона; сифон размещен горизонтально с одной стороны от оси вращения 20 цилиндра, входное его колено герметичнопропущено через торец последнего, а выходное - в спиральный диффузор, установленный неподвижно и соосно с цилиндром, к оси вращения которого обращен перегиб 25 сифона.На фиг.2 показана схема примера конкретного применения предлагаемого дозатора. Здесь приняты следующие обозначения;23 - электродвигатель, 24 - резервуар, 25 - 30 напорный трубопровод, 26 - дополнительное регулировочное устройство, 27 - мембранная коробка, 28 - мембрана, 29 - пружина, 30 - шток мембраны, 31 - муфта, 32 - обратный клапан. Детали 27 - 30 пред ставляют собой единый узел, называемыймембранным приводом.Схема, в которую включен дозатор жидкости, обеспечивает возвратно-поступательные движения штока 30, Устройство, 40 изображенное на фиг,2, может быть применено, например, для штамповки деталей, испытаний образцов на изгиб и т.п.Устройство работает следующим образом.45 Дозатор жидкости обеспечивает подачуразрывного периодического потока (при непрерывной работе привода 23) по трубопроводу 25 в мембранную коробку 27.При этом поток жидкости, выходя из 50 трубопровода 25, разделяется на два потока. Основная часть потока направляется в мембранную коробку 27 и создает механическое движение штока 30, Вторая часть потока направляется к дополнительному ре гулировочному устройству 26 и далее в резервуар 24. После того, как течение жидкости по сифону прекратилось (сифон выключился из работы), пружина 29 возвращает мембрану 28 в исходное положение, Жидкость при этом перетекает через регулировочное устройство 26, Обратный клапана 32 исключает г еретекание жидкости из мембранной коробки 27 во внутреннюю полость дозатора жидкости (когда сифон включен),Таким образом, предлагаемый дозатор жидкости имеет широкий рабочий диапазон по расходу жидкости, подаваемой в мерную емкость 1 и обладает большой производительностью,Изменяя число оборотов привода 23 дозатора жидкости, можно обеспечить изменение параметров работы доэатора (величину дозы, период, частоту дозирования).Путем уменьшения или увеличения числа оборотов мерной емкости 1 можно изменять программу выдачи дозы. Формула изобретения 1. Дозатор жидкости, содержащий мернуа емкость, расположенный над ней подводящий трубопровод с регулируемым клапаном и сифон, входное колено которого размещено в мерной емкости, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью. повышения 5 производительности и расширения диапазона дозирования, в него введены спиральный диффуэор и привод вращения, с которым связана мерная емкость, выполненная в виде вертикально установленного 10 цилиндра с осевым отверстием в верхнемторце, причем сифон размещен горизонтально с одной стороны от оси вращения цилиндра, входное его колено герметично пропущено через торец последнего, а вы ходное - в спиральный диффузор, установленный неподвижно и соосно с цилиндром, к оси вращения которого обращен перегиб сифона.2, Дозатор по п,1, о т л и ч а ю щ и й с я 20 тем, что выходной конец подводящего трубопровода с зазором пропущен через осевое отверстие верхнего торца цилиндра.1735720Составитель А.КупринРедактор Т.Иванова Техред М.Моргентал Корректор Н.Ко Заказ 1810 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5изводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101